[發明專利]一種面向飛機整機測量數據的機身輪廓度分析方法

有效

• 申請號: 202210483143.7
• 申請日: 2022-05-06
• 公開（公告）號: CN114581681B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 汪俊;仲天馳;單忠德;張沅;肖坤
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G06V10/44
• 分類號: G06V10/44;G06V10/26;G06Q10/06;G06F30/15;G06F30/17
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 牛婧

本發明公開了一種面向飛機整機測量數據的機身輪廓度分析方法，包括：通過激光掃描儀獲取飛機點云數據，并從飛機點云數據中選取飛機機身部件點云數據；以WLOP局部投影算子為基礎，基于點云的L₁中值曲線骨架概念，從飛機機身部件點云數據中提取飛機機身部件中軸線；將提取的飛機機身部件中軸線均勻采樣為多個骨架點，提取機身部件截面輪廓離散點集；對提取的機身部件截面輪廓離散點集進行圓擬合，獲得所有截面切片的擬合圓及其參數；通過計算截面形變位移度量指標，評估機身截面輪廓度。該機身輪廓度分析方法以局部截面輪廓截取與截面輪廓曲線擬合代替對飛機整體曲面擬合，保證曲線擬合精度。

技術領域

本發明涉及三維點云測量技術領域，具體而言，涉及一種面向飛機整機測量數據的機身輪廓度分析方法。

背景技術

飛機機體結構大多外形復雜，容易發生變形，而且這種變形在裝配過程中還因外載荷動態變化，很難將機體結構的尺寸精度控制在較高水平。并且在飛機外形形變檢測中，直接用初始測量點云經過曲面擬合處理一次生成符合要求的單張曲面非常困難，而且擬合生成的曲面的質量在光滑性和控制點數量上也不能滿足要求。并且通常飛機點云數據具有尺寸大，數據海量的特點，若對所有點云數據通過全局擬合的方法提取截面，必將消耗大量計算時間，極大降低數據處理的效率。

發明內容

針對現有技術中的不足，本發明提出了一種中軸曲線骨架驅動的飛機部件形變分析方法。針對現場飛機維護需求，對各部件形變分析的綜合能力，提供更全面化、自動化的形變分析，提升預警能力。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：一種面向飛機整機測量數據的機身輪廓度分析方法，具體包括如下步驟：

步驟S1、通過激光掃描儀獲取飛機點云數據，并從飛機點云數據中選取飛機機身部件點云數據，設置飛機機身部件點云數據的機身包圍框；

步驟S2、以WLOP局部投影算子為基礎，基于點云的中值曲線骨架概念，從飛機機身部件點云數據中提取飛機機身部件中軸線；

步驟S3、將提取的飛機機身部件中軸線均勻采樣為多個骨架點，提取機身部件截面輪廓離散點集；

步驟S4、對提取的機身部件截面輪廓離散點集進行圓擬合，獲得所有截面切片的擬合圓及其參數；

步驟S5、通過計算截面形變位移度量指標，評估機身截面輪廓度。

進一步地，步驟S2的具體實現過程如下：對飛機機身部件點云數據通過WLOP局部投影算子進行平滑重采樣；將平滑重采樣后的飛機機身部件點云數據再基于點云的中值曲線骨架概念，使用帶正則項的中值目標能量函數，提取不同尺度的L₁中值骨架，得到飛機機身部件中軸線。

進一步地，所述目標能量函數L為：

其中，表示飛機機身部件點云，表示飛機機身部件點云中點的索引，表示飛機機身部件點云中第個點，I表示中值骨架上的點集合，表示中值骨架上的點索引，表示中值骨架上的第個點，是平衡參數，表示距離權重函數，表示中值骨架上除以外的點。

進一步地，步驟S3包括如下子步驟：

步驟S301、以機身包圍框長端對角線長度的2%為間距將飛機機身部件中軸線均勻采樣為多個骨架點；

步驟S302、在每個骨架點的前后側各取一點，分別在三個點處垂直于飛機機身部件中軸線的平面形成截面切片；

步驟S303、分別以該三個點為中心構建局部極坐標系，將三個局部極坐標系分別以對應點為中心，按照等角度進行點云搜索，提取機身部件截面輪廓離散點集。